package tianhao.luo.stack;

/**
 * 扩展数组栈,用来做表达式的计算
 *
 * @author: tianhao.luo@hand-china.com 2021/6/15  21:32
 */
public class CalculatorArrayStack<T> extends ArrayStack<T> {


    public CalculatorArrayStack(int initialSize) {
        if (initialSize > 0) {
            this.maxSize = initialSize;
            data = new Object[initialSize];
        } else {
            throw new RuntimeException("initialSize(" + initialSize + ") is less than or equal to zero!");
        }
    }

    /**
     * 计算操作符的优先级
     *
     * @param operator 操作符
     * @return 优先级高返回1, 优先级低返回-1,符号不支持返回-1
     */
    public static int priority(int operator) {
        // 操作符 * - + / 都可以被java转化为char进行比较
        if (operator == '*' || operator == '/') {
            return 1;
        } else if (operator == '+' || operator == '-'){
            return 0;
        }else {
            return -1;
        }
    }


    /**
     * 判断当前字符是否是操作符
     * @param operator 操作符
     * @return 是返回true
     */
    public static boolean isOperator(char operator){
        return operator == '*' || operator == '/' || operator == '+' || operator == '-';
    }

    /**
     * 计算
     *
     * 需要注意减法和除法,数字的前后需要匹配
     * @param num1 数字
     * @param num2 数字
     * @param operator 操作符
     * @return 计算结果
     */
    public static int cal(int num1,int num2,int operator){
        int res = 0;

        switch (operator){
            case '+':
                res = num1+num2;
                break;
            case '-':
                res = num2- num1;
                break;
            case '*':
                res = num1*num2;
                break;
            case '/':
                res = num2/num1;
                break;
            default:
                break;
        }
        return res;
    }


    /**
     * 计算表达式,支持四则运算,暂不支持括号
     * @param expression 表达式
     * @return 计算结果
     */
    public static int expressionCal(String expression){
        // 数栈和符号栈
        CalculatorArrayStack<Integer> numStack = new CalculatorArrayStack<>(20);
        CalculatorArrayStack<Character> operatorStack = new CalculatorArrayStack<>(20);
        // 创建临时变量
        // 扫描表达式的索引
        int index = 0;
        // 数栈pop出的数据
        int num1 = 0;
        int num2 = 0;
        // 计算结果
        int res = 0;
        // 存放解析表达式获取到的字符
        char temp = ' ';
        // 不直接放入循环中,因为循环时还需要看前面的数据
        StringBuilder multipleDigits = new StringBuilder();

        while (true){
            temp = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
            if (CalculatorArrayStack.isOperator(temp)){
                // 符号

                // 1.如果当前符号栈为空，就直接入栈
                if (operatorStack.isEmpty()) {
                    operatorStack.push(temp);
                }else {
                    // 2.如果符号栈有操作符，就进行比较，
                    // 如果当前的操作符的优先级小于或等于栈中的操作符，
                    // 就需要从数栈中pop出两个数，再从符号栈中pop出一个符号，进行运算，
                    // 将得到的结果，入数字栈，然后将当前扫描到的操作符入符号栈，
                    if (CalculatorArrayStack.priority(temp) <= CalculatorArrayStack.priority(operatorStack.peek())) {
                        // 先pop出的数据,是表达式中靠后的数字;例如:4/3+1这个表达式,扫描到+号时,数栈第一次弹出的是num1 = 3,数栈第二次弹出的是num2 = 4;计算就应该是num2/num1
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        Character pop = operatorStack.pop();
                        res = CalculatorArrayStack.cal(num1,num2,pop);
                        numStack.push(res);
                        operatorStack.push(temp);
                    }else {
                        // 如果当前操作符的优先级大于栈中的操作符，就直接入符号栈
                        operatorStack.push(temp);
                    }
                }
            }else {
                // 数字
                // 如果该数字是多位数
                // 1.不能直接入栈
                // 2.在处理数时,需要看index的后一位,如果是符号就把数入栈;否则不能入栈,且将数字进行拼接
                // 2.5 如果当前就已经是最后一位了,则就直接加入数栈
                // 3.定义一个临时变量来拼接数字
                multipleDigits.append(temp);
                if (index == expression.length()- 1){
                    numStack.push(Integer.parseInt(multipleDigits.toString()));
                    // 这一步可有可无;因为已经计算到表达式最后一位了.也不会再用到multipleDigits了
                    multipleDigits = new StringBuilder();
                }else {
                    if (CalculatorArrayStack.isOperator(expression.substring(index+1,index+2).charAt(0))){
                        // 是操作符
                        numStack.push(Integer.parseInt(multipleDigits.toString()));
                        multipleDigits = new StringBuilder();
                    }
                }
            }
            index++;
            // 表达式扫描到结尾了,退出循环
            if (index>=expression.length()){
                break;
            }
        }

        while (true){
            if (operatorStack.isEmpty()){
                break;
            }
            // 计算剩下的数栈和符号栈,其中符号栈内部只剩下优先级最低的
            // 计算剩余的数栈和符号栈
            res = CalculatorArrayStack.cal( numStack.pop(),numStack.pop(),operatorStack.pop());
            numStack.push(res);
        }
        // 最终数栈只有一条数据,这条数据就是最终计算结果
        return numStack.pop();
    }
}
